CN101393277B - 背光模组及其棱镜片 - Google Patents

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CN101393277B CN2007102017384A CN200710201738A CN101393277B CN 101393277 B CN101393277 B CN 101393277B CN 2007102017384 A CN2007102017384 A CN 2007102017384A CN 200710201738 A CN200710201738 A CN 200710201738A CN 101393277 B CN101393277 B CN 101393277B
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Abstract

一种棱镜片，其由一个透明本体构成，该透明本体包括第一表面及与该第一表面相对的第二表面。该透明本体的第一表面与第二表面均具有多个微凹槽，每个微凹槽包括四个依次连接的内侧面，每个内侧面的水平宽度自该微凹槽所在的表面向棱镜片内逐渐减小，该第一表面的微凹槽的中心位于该第二表面的两相邻的微凹槽之间。本发明还提供一种采用上述棱镜片的背光模组，该背光模组具有提高光线有效利用率、出光亮度高的优点。

Description

背光模组及其棱镜片
技术领域
本发明涉及一种背光模组及其棱镜片，尤其涉及一种用于液晶显示的背光模组及其棱镜片。
背景技术
请参见图1，所示为一种现有的直下式背光模组100，其包括框架11、设置在框架11内部的多个光源12、依次设置在光源12上方并盖住框架11的一个扩散板13及一个棱镜片10。其中，扩散板13内一般含有用以扩散光线的散射粒子。棱镜片10包括一用以接收光束的入光面101、与入光面101相对的出光面103以及形成于出光面103的多个长条形V型凸起105。
使用时，由多个光源12产生的光线进入扩散板13被均匀扩散后，其继续进入棱镜片10，在棱镜片10的长条形V型凸起105的作用下使出射光线发生一定程度的聚集，从而提高背光模组100在特定视角范围内的亮度。
请一并参阅图2与图3，光线在经扩散板13扩散后变得均匀，但也使散射后的光线入射棱镜片10的角度变得较为杂乱。此杂乱光线进入棱镜片10后于V型凸起105界面出射，部分出射光线(如a1、a2)会沿靠近竖直的方向(即与Y轴相平行的方向)聚集，此部分出射光线可提升背光模组100的正面出射亮度；但是，有部分出射光线(如a3、a4)于V型凸起105界面朝靠近水平方向(X轴方向)出射，此部分出射光线未能有效利用；另外，仍有部分光线(如a5、a6)于V型凸起105界面发生折射后又重新进入棱镜片10，此过程中光能损失较大。此外，棱镜片10的多个V型凸起105平行排布，其对光线的聚集作用主要发生在与V型凸起105的延伸方向相垂直的平面，而对与V型凸起105的延伸方向相平行的平面的光线无聚集作用，使该部分光线未能有效利用。
发明内容
鉴于上述状况，有必要提供一种可提高光线有效利用率、出光亮度高的背光模组及其棱镜片。
一种棱镜片，其由一个透明本体构成，该透明本体包括第一表面及与该第一表面相对的第二表面。该透明本体的第一表面与第二表面均具有多个微凹槽，每个微凹槽包括四个依次连接的内侧面，每个内侧面的水平宽度自该微凹槽所在的表面向棱镜片内逐渐减小，该第一表面的微凹槽的中心位于该 第二表面的两相邻的微凹槽之间。
一种背光模组，其包括光源、扩散板及棱镜片，该扩散板及棱镜片依次设于该光源的上方，该棱镜片由一个透明本体构成，该透明本体包括第一表面及与该第一表面相对的第二表面。该透明本体的第一表面与第二表面均具有多个微凹槽，每个微凹槽包括四个依次连接的内侧面，每个内侧面的水平宽度自该微凹槽所在的表面向棱镜片内逐渐减小，该第一表面的微凹槽的中 心位于该第二表面的两相邻的微凹槽之间。
上述棱镜片的第一表面与第二表面均具有多个微凹槽，由于微凹槽具有倾斜表面结构，该第一表面的微凹槽的倾斜表面结构与该第二表面的微凹槽的倾斜表面结构相配合而协同作用于入射该棱镜片的光线，因此可使使用该棱镜片的背光模组提高出射光亮度以及更有效的利用光线。
附图说明
图1是一种现有的背光模组的剖面示意图。
图2是图1所示背光模组的棱镜片的立体图。
图3是图2所示棱镜片沿III-III剖开的光线出射示意图。
图4是本发明较佳实施例一的背光模组的剖面示意图。
图5是图4所示背光模组的棱镜片的立体图。
图6是图4所示背光模组的棱镜片的仰视图。
图7是本发明较佳实施例二的棱镜片的仰视图。
图8是本发明较佳实施例三的棱镜片的仰视图。
图9是本发明较佳实施例四的棱镜片的仰视图。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本发明的背光模组及其棱镜片作进一步的详细说明。
请参见图4，所示为本发明较佳实施例一的背光模组200，其包括棱镜片20和依次设置于棱镜片20一侧的扩散板21、多个光源22及用于容纳多个光源22的框架23，棱镜片20和扩散板21盖住框架23，光源22发出的光线直接或通过框架23反射进入扩散板21扩散后再进入棱镜片20进行聚集。
请参见图5，棱镜片20由一个透明本体构成，该透明本体包括第一表面201及与第一表面201相对的第二表面202。第一表面201具有多个微凹槽203，第二表面202亦具有多个微凹槽204。
请再参见图4与图6，第一表面201面向扩散板21，其上的微凹槽203用于收敛射入棱镜片20的光线。第二表面202背向扩散板21，其上的微凹槽204用于使从棱镜片20出射的光线发生聚集作用。本实施例中多个微凹槽203呈规则阵列紧密排布。每个微凹槽203包括四个相互连接的内侧面，且微凹槽203的内侧面为两两相对的四个等腰三角形，即微凹槽203为四棱锥状。在X方向上，相邻微凹槽203之间的中心距离X1满足以下关系式：0.025毫米≤X1≤1毫米；在Y方向上，相邻微凹槽203之间的中心距离Y1满足以下关系式：0.025毫米≤Y1≤1毫米。通过调整微凹槽203的长宽比，可调整棱镜片20的增光率及出光视角。
本实施例中多个微凹槽204也为四棱锥状且呈规则阵列紧密排布，X方向与Y方向的相邻微凹槽204之间的中心距离满足上述X1、Y1的取值范围。需要指出的是，第一表面201上的微凹槽203两两相对的内侧面所形成的夹角相等，定义其为S1，则60°≤S1≤120°；第二表面202上的微凹槽204两两相对的内侧面所形成的夹角相等，定义其为S2，则60°≤S2≤120°。为使第一表面201的微凹槽203具有更好的光线收敛效果，该第一表面201上的微凹槽203两两相对的内侧面所形成的夹角S1优选为45°≤S1≤90°。并且，为避免光线在通过棱镜片20的过程中发生干涉，该第一表面201的微凹槽203与该第二表面202的微凹槽204一般交错设置，即微凹槽203的中心位于两相邻的微凹槽204之间。
可以理解，该微凹槽203与微凹槽204两两相对的内侧面所形成的夹角也可以不相等，通过调整夹角的角度，可调整光学板的增光率及出光视角。
棱镜片20的总体厚度可为0.5至3毫米。棱镜片20可由聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物中的一种或一种以上的材料注塑成型而成。制备过程中需在模具上设置与微凹槽203以及微凹槽204相应的凸起结构，以便使棱镜片20可在单次注塑过程中成型。
光源22可为线光源或点光源，例如发光二极管与冷阴极荧光灯。
框架23可由具有高反射率的金属或塑料制成，或涂布有高反射率涂层的金属或塑料制成。
由于棱镜片20的第一表面201上的微凹槽203与第二表面202上的微凹槽204具有不同角度的倾斜表面结构，微凹槽203的倾斜表面结构与微凹槽204的倾斜表面结构相配合而协同作用于入射棱镜片20的光线，因此易于使使用棱镜片20的背光模组200提高出射光亮度以及更有效的利用光线。
具体在本实施例中，当光线从第一表面201进入棱镜片20时，由于第一表面201存在多个微凹槽203，微凹槽203倾斜的表面结构使得光线向垂直于棱镜片20的方向发生一定程度的收敛；当光线从第二表面202出射时，由于第二表面202存在多个微凹槽204，微凹槽204倾斜的表面结构使得出射光线向垂直于棱镜片20的方向进一步聚集，从而可较大程度的提高背光模组200的出光亮度。与此同时，由于第一表面201在光线进入棱镜片20时，将大部分光线收敛至靠近垂直于棱镜片20的方向，故当光线从第二表面202出射时，与棱镜片20相平行方向出射的光线较少，从而减少了再次返回棱镜片20的光线而使更多的光线被有效利用。
进一步地，由于微凹槽203与微凹槽204均为四棱锥状，其具有四个相连接的内侧面，因此无论是在X-Z平面还是在Y-Z平面上，出射光线都可被有效聚集，从而充分利用各个方向的光线以更进一步提高背光模组200的正面出射光亮度。
另外，本发明的棱镜片20是采用注塑成型的方式一体成型，而传统的棱镜片是采用在透明板上涂覆树脂膜成型微结构的方法成型，两者相比，棱镜片20更易实现快速量产及降低成本；而且在使用时，棱镜片20内不存在光线界面损失，具有更高的光线利用率。此外，传统方法在透明板上涂覆树脂膜成型微结构，由于涂覆的树脂膜与透明板结合力一般较低且树脂膜本身难以形成高强度，因此容易导致微结构被刮伤、压损，而采用注塑成型方式成型的棱镜片20，其微凹槽203及微凹槽204和棱镜片20的其他部分一起形成，可使得微凹槽203及微凹槽204具有较高的结构强度，同时还能提升微凹槽203及微凹槽204与棱镜片20的其他部分的结合力，故可避免或减少微凹槽203及微凹槽204在棱镜片20使用过程中被损坏的危险。
可以理解，第二表面202也可用于面向扩散板21，而使第一表面201背向扩散板21。
请参阅图7，所示为本发明较佳实施例二的棱镜片30。棱镜片30与实施例一的棱镜片20相似，其不同在于：第一表面301的微凹槽303呈规则阵列间隔排布。
请参阅图8，所示为本发明较佳实施例三的棱镜片40。棱镜片40与实施例一的棱镜片20相似，其不同在于：第一表面401的微凹槽403为四棱台状，且槽底4031与槽口4032的形状均为正方形，微凹槽403呈规则阵列间隔排布。
请参见图9，所示为本发明较佳实施例四的棱镜片50。棱镜片50与实施例一的棱镜片20相似，其不同在于：第一表面501的微凹槽503为四棱台状，且槽底5031与槽口5032的形状均为长方形，微凹槽503呈规则阵列间隔排布。
可以理解，上述棱镜片中，微凹槽的阵列方向还可与棱镜片的侧边形成一锐角。
可以理解，上述较佳实施例二、较佳实施例三与较佳实施例四中第一表面的微凹槽的结构也可应用于第二表面，且两表面的微凹槽结构可以不同，例如，第一表面的微凹槽为四棱锥状，第二表面的微凹槽为四棱台状；或第一表面的微凹槽为槽底、槽口的形状均为正方形的四棱台状，第二表面的微凹槽为槽底、槽口的形状均为长方形的四棱台状。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。
背光模组及其棱镜片
技术领域
本发明涉及一种背光模组及其棱镜片，尤其涉及一种用于液晶显示的背光模组及其棱镜片。
背景技术
请参见图1，所示为一种现有的直下式背光模组100，其包括框架11、设置在框架11内部的多个光源12、依次设置在光源12上方并盖住框架11的一个扩散板13及一个棱镜片10。其中，扩散板13内一般含有用以扩散光线的散射粒子。棱镜片10包括一用以接收光束的入光面101、与入光面101相对的出光面103以及形成于出光面103的多个长条形V型凸起105。
使用时，由多个光源12产生的光线进入扩散板13被均匀扩散后，其继续进入棱镜片10，在棱镜片10的长条形V型凸起105的作用下使出射光线发生一定程度的聚集，从而提高背光模组100在特定视角范围内的亮度。
请一并参阅图2与图3，光线在经扩散板13扩散后变得均匀，但也使散射后的光线入射棱镜片10的角度变得较为杂乱。此杂乱光线进入棱镜片10后于V型凸起105界面出射，部分出射光线(如a1、a2)会沿靠近竖直的方向(即与Y轴相平行的方向)聚集，此部分出射光线可提升背光模组100的正面出射亮度；但是，有部分出射光线(如a3、a4)于V型凸起105界面朝靠近水平方向(X轴方向)出射，此部分出射光线未能有效利用；另外，仍有部分光线(如a5、a6)于V型凸起105界面发生折射后又重新进入棱镜片10，此过程中光能损失较大。此外，棱镜片10的多个V型凸起105平行排布，其对光线的聚集作用主要发生在与V型凸起105的延伸方向相垂直的平面，而对与V型凸起105的延伸方向相平行的平面的光线无聚集作用，使该部分光线未能有效利用。
发明内容
鉴于上述状况，有必要提供一种可提高光线有效利用率、出光亮度高的背光模组及其棱镜片。
一种棱镜片，其由一个透明本体构成，该透明本体包括第一表面及与该第一表面相对的第二表面。该透明本体的第一表面与第二表面均具有多个微凹槽，每个微凹槽包括四个依次连接的内侧面，每个内侧面的水平宽度自该微凹槽所在的表面向棱镜片内逐渐减小，该第一表面的微凹槽的中心位于该第二表面的两相邻的微凹槽之间。
一种背光模组，其包括光源、扩散板及棱镜片，该扩散板及棱镜片依次设于该光源的上方，该棱镜片由一个透明本体构成，该透明本体包括第一表面及与该第一表面相对的第二表面。该透明本体的第一表面与第二表面均具有多个微凹槽，每个微凹槽包括四个依次连接的内侧面，每个内侧面的水平宽度自该微凹槽所在的表面向棱镜片内逐渐减小，该第一表面的微凹槽的中心位于该第二表面的两相邻的微凹槽之间。
上述棱镜片的第一表面与第二表面均具有多个微凹槽，由于微凹槽具有倾斜表面结构，该第一表面的微凹槽的倾斜表面结构与该第二表面的微凹槽的倾斜表面结构相配合而协同作用于入射该棱镜片的光线，因此可使使用该棱镜片的背光模组提高出射光亮度以及更有效的利用光线。
附图说明
图1是一种现有的背光模组的剖面示意图。
图2是图1所示背光模组的棱镜片的立体图。
图3是图2所示棱镜片沿III-III剖开的光线出射示意图。
图4是本发明较佳实施例一的背光模组的剖面示意图。
图5是图4所示背光模组的棱镜片的立体图。
图6是图4所示背光模组的棱镜片的仰视图。
图7是本发明较佳实施例二的棱镜片的仰视图。
图8是本发明较佳实施例三的棱镜片的仰视图。
图9是本发明较佳实施例四的棱镜片的仰视图。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本发明的背光模组及其棱镜片作进一步的详细说明。
请参见图4，所示为本发明较佳实施例一的背光模组200，其包括棱镜片20和依次设置于棱镜片20一侧的扩散板21、多个光源22及用于容纳多个光源22的框架23，棱镜片20和扩散板21盖住框架23，光源22发出的光线直接或通过框架23反射进入扩散板21扩散后再进入棱镜片20进行聚集。
请参见图5，棱镜片20由一个透明本体构成，该透明本体包括第一表面201及与第一表面201相对的第二表面202。第一表面201具有多个微凹槽203，第二表面202亦具有多个微凹槽204。
请再参见图4与图6，第一表面201面向扩散板21，其上的微凹槽203用于收敛射入棱镜片20的光线。第二表面202背向扩散板21，其上的微凹槽204用于使从棱镜片20出射的光线发生聚集作用。本实施例中多个微凹槽203呈规则阵列紧密排布。每个微凹槽203包括四个相互连接的内侧面，且微凹槽203的内侧面为两两相对的四个等腰三角形，即微凹槽203为四棱锥状。在X方向上，相邻微凹槽203之间的中心距离X1满足以下关系式：0.025毫米≤X1≤1毫米；在Y方向上，相邻微凹槽203之间的中心距离Y1满足以下关系式：0.025毫米≤Y1≤1毫米。通过调整微凹槽203的长宽比，可调整棱镜片20的增光率及出光视角。
本实施例中多个微凹槽204也为四棱锥状且呈规则阵列紧密排布，X方向与Y方向的相邻微凹槽204之间的中心距离满足上述X1、Y1的取值范围。需要指出的是，第一表面201上的微凹槽203两两相对的内侧面所形成的夹角相等，定义其为S1，则60°≤S1≤120°；第二表面202上的微凹槽204两两相对的内侧面所形成的夹角相等，定义其为S2，则60°≤S2≤120°。为使第一表面201的微凹槽203具有更好的光线收敛效果，该第一表面201上的微凹槽203两两相对的内侧面所形成的夹角S1优选为45°≤S1≤90°。并且，为避免光线在通过棱镜片20的过程中发生干涉，该第一表面201的微凹槽203与该第二表面202的微凹槽204一般交错设置，即微凹槽203的中心位于两相邻的微凹槽204之间。
可以理解，该微凹槽203与微凹槽204两两相对的内侧面所形成的夹角也可以不相等，通过调整夹角的角度，可调整光学板的增光率及出光视角。
棱镜片20的总体厚度可为0.5至3毫米。棱镜片20可由聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物中的一种或一种以上的材料注塑成型而成。制备过程中需在模具上设置与微凹槽203以及微凹槽204相应的凸起结构，以便使棱镜片20可在单次注塑过程中成型。
光源22可为线光源或点光源，例如发光二极管与冷阴极荧光灯。
框架23可由具有高反射率的金属或塑料制成，或涂布有高反射率涂层的金属或塑料制成。
由于棱镜片20的第一表面201上的微凹槽203与第二表面202上的微凹槽204具有不同角度的倾斜表面结构，微凹槽203的倾斜表面结构与微凹槽204的倾斜表面结构相配合而协同作用于入射棱镜片20的光线，因此易于使使用棱镜片20的背光模组200提高出射光亮度以及更有效的利用光线。
具体在本实施例中，当光线从第一表面201进入棱镜片20时，由于第一表面201存在多个微凹槽203，微凹槽203倾斜的表面结构使得光线向垂直于棱镜片20的方向发生一定程度的收敛；当光线从第二表面202出射时，由于第二表面202存在多个微凹槽204，微凹槽204倾斜的表面结构使得出射光线向垂直于棱镜片20的方向进一步聚集，从而可较大程度的提高背光模组200的出光亮度。与此同时，由于第一表面201在光线进入棱镜片20时，将大部分光线收敛至靠近垂直于棱镜片20的方向，故当光线从第二表面202出射时，与棱镜片20相平行方向出射的光线较少，从而减少了再次返回棱镜片20的光线而使更多的光线被有效利用。
进一步地，由于微凹槽203与微凹槽204均为四棱锥状，其具有四个相连接的内侧面，因此无论是在X-Z平面还是在Y-Z平面上，出射光线都可被有效聚集，从而充分利用各个方向的光线以更进一步提高背光模组200的正面出射光亮度。
另外，本发明的棱镜片20是采用注塑成型的方式一体成型，而传统的棱镜片是采用在透明板上涂覆树脂膜成型微结构的方法成型，两者相比，棱镜片20更易实现快速量产及降低成本；而且在使用时，棱镜片20内不存在光线界面损失，具有更高的光线利用率。此外，传统方法在透明板上涂覆树脂膜成型微结构，由于涂覆的树脂膜与透明板结合力一般较低且树脂膜本身难以形成高强度，因此容易导致微结构被刮伤、压损，而采用注塑成型方式成型的棱镜片20，其微凹槽203及微凹槽204和棱镜片20的其他部分一起形成，可使得微凹槽203及微凹槽204具有较高的结构强度，同时还能提升微凹槽203及微凹槽204与棱镜片20的其他部分的结合力，故可避免或减少微凹槽203及微凹槽204在棱镜片20使用过程中被损坏的危险。
可以理解，第二表面202也可用于面向扩散板21，而使第一表面201背向扩散板21。
请参阅图7，所示为本发明较佳实施例二的棱镜片30。棱镜片30与实施例一的棱镜片20相似，其不同在于：第一表面301的微凹槽303呈规则阵列间隔排布。
请参阅图8，所示为本发明较佳实施例三的棱镜片40。棱镜片40与实施例一的棱镜片20相似，其不同在于：第一表面401的微凹槽403为四棱台状，且槽底4031与槽口4032的形状均为正方形，微凹槽403呈规则阵列间隔排布。
请参见图9，所示为本发明较佳实施例四的棱镜片50。棱镜片50与实施例一的棱镜片20相似，其不同在于：第一表面501的微凹槽503为四棱台状，且槽底5031与槽口5032的形状均为长方形，微凹槽503呈规则阵列间隔排布。
可以理解，上述棱镜片中，微凹槽的阵列方向还可与棱镜片的侧边形成一锐角。
可以理解，上述较佳实施例二、较佳实施例三与较佳实施例四中第一表面的微凹槽的结构也可应用于第二表面，且两表面的微凹槽结构可以不同，例如，第一表面的微凹槽为四棱锥状，第二表面的微凹槽为四棱台状；或第一表面的微凹槽为槽底、槽口的形状均为正方形的四棱台状，第二表面的微凹槽为槽底、槽口的形状均为长方形的四棱台状。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (9)

1.一种棱镜片，其为一个透明本体，该透明本体包括第一表面及与该第一表面相对的第二表面，其特征在于：该透明本体的第一表面与第二表面均具有多个微凹槽，每个微凹槽包括四个依次连接的内侧面，每个内侧面的水平宽度自该微凹槽所在的表面向棱镜片内逐渐减小，该第一表面的微凹槽的中心位于该第二表面的两相邻的微凹槽之间。
2.如权利要求1所述的棱镜片，其特征在于：该微凹槽为四棱锥状凹槽或四棱台状凹槽。
3.如权利要求2所述的棱镜片，其特征在于：每个微凹槽的两相对内侧面的夹角为60度至120度。
4.如权利要求1所述的棱镜片，其特征在于：相邻微凹槽的中心间距为0.025毫米至1毫米。
5.如权利要求1所述的棱镜片，其特征在于：该多个微凹槽的排布方式为规则阵列紧密排布与规则阵列间隔排布中的一种。
6.如权利要求1所述的棱镜片，其特征在于：该棱镜片的厚度为0.5毫米至3毫米。
7.如权利要求1所述的棱镜片，其特征在于：该棱镜片由聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物中的一种或一种以上的材料注塑成型而成。
8.一种背光模组，其包括光源、扩散板及棱镜片，该扩散板及棱镜片依次设于该光源的上方，该棱镜片由一个透明本体构成，该透明本体包括第一表面及与该第一表面相对的第二表面，其特征在于：该透明本体的第一表面与第二表面均具有多个微凹槽，每个微凹槽包括四个依次连接的内侧面，每个内侧面的水平宽度自该微凹槽所在的表面向棱镜片内逐渐减小，该第一表面的微凹槽的中心位于该第二表面的两相邻的微凹槽之间。
9.如权利要求8所述的背光模组，其特征在于：该第一表面面向扩散板，且该第一表面的微凹槽的两相对内侧面的夹角为45度至90度。
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